Contatore Geiger: il sensore principale per la misurazione della radiazione. Registra gamma, alfa, radiazioni beta e raggi x. Ha la massima sensibilità rispetto ad altri metodi di registrazione delle radiazioni, ad esempio camere di ionizzazione. Questa è la ragione principale della sua diffusione capillare. Altri sensori per misurare le radiazioni sono usati molto raramente. Quasi tutti i dispositivi di monitoraggio dosimetrico sono costruiti precisamente sui contatori Geiger. Sono prodotti in grandi quantità e ci sono dispositivi di vari livelli: dai dosimetri di accettazione militare ai beni di consumo cinesi. Ora acquistare qualsiasi dispositivo per misurare le radiazioni non è un problema.
La distribuzione universale degli strumenti dosimetrici non è stata ancora recentemente. Così, nel 1986, durante l'incidente di Chernobyl, si è scoperto che la popolazione semplicemente non ha alcun dispositivo di ricognizione dosimetrica che, per inciso, ha ulteriormente aggravato le conseguenze del disastro. Allo stesso tempo, nonostante la diffusione di radioamatori e circoli di creatività tecnica, i contatori Geiger non venivano venduti nei negozi, quindi era impossibile fare dosimetri fatti in casa.
Geiger contatori principio di funzionamento
Questo è un dispositivo electrovacuum con un principio operativo estremamente semplice. Il sensore di radiazioni radioattive è una camera di metallo o vetro con metallizzazione riempita di gas inerte scaricato. Al centro della fotocamera c'è un elettrodo. Le pareti esterne della camera sono collegate a una fonte di alta tensione (in genere 400 volt). Elettrodo interno - a un amplificatore sensibile. Le radiazioni ionizzanti (radiazioni) sono un flusso di particelle. Legano letteralmente gli elettroni dal catodo ad alta tensione ai filamenti dell'anodo. Induce semplicemente una tensione che può essere già misurata collegandosi a un amplificatore.
L'alta sensibilità del contatore Geiger è dovuta all'effetto valanga. L'energia che l'amplificatore registra in uscita non è l'energia della sorgente di radiazioni ionizzanti. Questa è l'energia dell'alimentatore ad alta tensione del dosimetro stesso. Una particella penetrata trasferisce solo un elettrone (carica di energia, che diventa una corrente, registrata dal contatore). Tra gli elettrodi è stata introdotta una miscela di gas costituita da gas nobili: argon, neon. È progettato per estinguere scariche ad alta tensione. Se si verifica una tale scarica, sarà un falso positivo per il contatore. Un circuito di misurazione successivo ignora tali valori anomali. Inoltre, anche l'alimentatore ad alta tensione deve essere protetto da essi.
Il circuito di potenza nel contatore Geiger fornisce la corrente di uscita in più microampere a una tensione di uscita di 400 volt. Il valore esatto della tensione di alimentazione è impostato per ogni marca del contatore in base alle sue specifiche tecniche.
Geiger neutralizza capacità, sensibilità, emissioni registrate
Con l'aiuto di un contatore Geiger, le radiazioni gamma e beta possono essere registrate e misurate con precisione. Sfortunatamente, non puoi riconoscere direttamente il tipo di radiazione. Questo viene fatto indirettamente installando barriere tra il sensore e l'oggetto o terreno da esaminare. I raggi gamma hanno un'alta permeabilità e il loro sfondo non cambia. Se il dosimetro rilevasse la radiazione beta, l'installazione di una barriera di separazione, anche da una sottile lamiera, bloccherebbe quasi completamente il flusso di particelle beta.
I set comuni dei singoli dosimetri DP-22, DP-24 non utilizzavano contatori Geiger. Invece, è stato utilizzato un sensore a camera di ionizzazione, quindi la sensibilità era molto bassa. I moderni strumenti dosimetrici sui contatori Geiger sono migliaia di volte più sensibili. Con loro, puoi registrare i cambiamenti naturali nella radiazione di fondo solare.
Una caratteristica notevole del contatore Geiger è la sua sensibilità, che è decine o centinaia di volte superiore al livello richiesto. Se il misuratore viene acceso in una camera di piombo completamente protetta, mostrerà un enorme sfondo di radiazioni naturali. Queste letture non sono un difetto nella progettazione del misuratore stesso, che è stato verificato da numerosi test di laboratorio. Tali dati sono una conseguenza della radiazione cosmica naturale. L'esperimento mostra solo quanto sia sensibile il contatore Geiger.
In particolare per misurare questo parametro, le caratteristiche tecniche indicano il valore della sensibilità del contatore contatore dell'impulso (impulsi per microsecondo). Maggiore è il numero di questi impulsi, maggiore è la sensibilità.
Misura della radiazione mediante contatore Geiger, circuito dosimetro
Il circuito del dosimetro può essere diviso in due moduli funzionali: un alimentatore ad alta tensione e un circuito di misurazione. Alimentatore ad alta tensione - Analogico. Il modulo di misurazione sui dosimetri digitali è sempre digitale. Questo è un contatore di impulsi, che visualizza il valore corrispondente sotto forma di numeri sulla scala dello strumento. Per misurare la dose di radiazioni, è necessario contare gli impulsi al minuto, 10, 15 secondi o altri valori. Il microcontrollore ricalcola il numero di impulsi su un valore specifico sulla scala del dosimetro in unità di radiazione standard. Ecco i più comuni:
- Raggi X (raggi X di solito usati);
- Sievert (mikrozivert - mSv);
- Baer;
- Grigio, felice
- densità di flusso in microwatt / m2.
Sievert è l'unità di misura della radiazione più popolare. Tutte le norme sono correlate ad esso, non sono richiesti ulteriori ricalcoli. Rem - un'unità per determinare l'effetto della radiazione su oggetti biologici.
Confronto del contatore Geiger a scarico di gas con un sensore di radiazione a semiconduttore
Il contatore Geiger è un dispositivo di scarico del gas e l'attuale tendenza della microelettronica è lo smaltimento universale di questi. Sono state sviluppate dozzine di varianti di sensori di radiazioni a semiconduttori. Il livello di radiazione di fondo da loro registrato è molto più alto rispetto ai contatori Geiger. La sensibilità del sensore a semiconduttore è peggiore, ma ha un altro vantaggio: l'efficacia dei costi. I semiconduttori non richiedono alimentazione ad alta tensione. Per i dosimetri portatili alimentati a batteria, sono adatti. Un altro vantaggio è la registrazione di particelle alfa. Il volume del gas del contatore è sostanzialmente più grande del sensore a semiconduttore, ma le sue dimensioni sono accettabili anche per la tecnologia portatile.
Misura delle radiazioni alfa, beta e gamma
Le radiazioni gamma sono le più facili da misurare. Questa è radiazione elettromagnetica, che è un flusso di fotoni (la luce è anche un flusso di fotoni). A differenza della luce, ha una frequenza molto più alta e una lunghezza d'onda molto corta. Questo gli permette di penetrare gli atomi. Nella difesa civile, la radiazione gamma sta penetrando la radiazione. Penetra attraverso le pareti di case, automobili, varie strutture e viene trattenuto solo da uno strato di terra o cemento di diversi metri. La registrazione dei gamma gamma viene effettuata con la graduazione del dosimetro in base alla radiazione gamma naturale del sole. Non sono richieste fonti di radiazioni. E 'un'altra cosa con le radiazioni beta e alfa.
Se la radiazione a (radiazione alfa) è ionizzante, proviene da oggetti esterni, quindi è quasi sicura ed è un flusso di atomi di elio. La gamma e la permeabilità di queste particelle è piccola, pochi micrometri (massimo millimetri), a seconda della permeabilità del mezzo. A causa di questa caratteristica, quasi non si registra con un contatore Geiger. Allo stesso tempo, la registrazione della radiazione alfa è importante, poiché queste particelle sono estremamente pericolose quando penetrano all'interno del corpo con aria, cibo e acqua. Per il loro decreto i contatori Geiger sono usati limitati. I sensori speciali a semiconduttore sono più comuni.
La radiazione beta è perfettamente registrata da un contatore Geiger, perché la particella beta è un elettrone. Può volare centinaia di metri nell'atmosfera, ma è ben assorbito dalle superfici metalliche. A questo proposito, il contatore Geiger deve avere una finestra di mica. La camera di metallo è realizzata con un piccolo spessore di parete. La composizione del gas interno è selezionata in modo tale da garantire una piccola caduta di pressione. Un rilevatore di radiazioni beta viene posizionato su una sonda remota. Nella vita di tutti i giorni, tali dosimetri non sono diffusi. Questi sono principalmente prodotti militari.
Dosimetro individuale con contatore Geiger
Questa classe di dispositivi è estremamente sensibile, a differenza dei vecchi modelli con camere di ionizzazione. I modelli affidabili sono offerti da molti produttori nazionali: "Terra", "MKS-05", "DKR", "Radeks", "RKS". Questi sono tutti dispositivi stand-alone con l'output di dati sullo schermo in unità standard. C'è una modalità di indicazione della dose accumulata di radiazioni, così come il livello di fondo istantaneo.
Una direzione promettente è un prefisso dosimetro domestico per uno smartphone. Tali dispositivi sono prodotti da produttori stranieri. Hanno ricche capacità tecniche, c'è una funzione di memorizzazione di indicazioni, costi, ricalcolo e sommatoria delle radiazioni per giorni, settimane, mesi. Finora, a causa dei bassi volumi di produzione, il costo di questi dispositivi è piuttosto elevato.
Dosimetri fatti in casa, perché sono necessari?
Il contatore Geiger è un elemento specifico del dosimetro, completamente inaccessibile per la produzione indipendente. Inoltre, si trova solo in dosimetri o venduto separatamente nei negozi di radio. Se questo sensore è disponibile, tutti gli altri componenti del dosimetro possono essere assemblati indipendentemente dalle varie componenti dell'elettronica di consumo: televisori, schede madri, ecc. Circa una decina di progetti sono ora offerti su siti e forum di radioamatori. Vale la pena raccoglierli, in quanto queste sono le opzioni più mature, con tutorial dettagliati per l'impostazione e la regolazione.
Il circuito per accendere un contatore Geiger implica sempre una fonte di alta tensione. La tensione operativa tipica del misuratore è di 400 volt. Si ottiene in base al circuito del generatore di blocco e questo è l'elemento più complesso del circuito dosimetro. L'uscita del contatore può essere collegata a un amplificatore a bassa frequenza e contare i clic nel diffusore. Un tale dosimetro è assemblato in caso di emergenza, quando non c'è praticamente tempo per la produzione. In teoria, l'uscita di un contatore Geiger può essere collegata all'ingresso audio delle apparecchiature domestiche, come un computer.
Dosimetri fatti da sé adatti per misure accurate sono tutti assemblati su microcontrollori. Le abilità di programmazione non sono necessarie qui, poiché il programma è registrato pronto dall'accesso libero. Le difficoltà qui sono tipiche della produzione elettronica domestica: ottenere un circuito stampato, saldare componenti radio e creare il caso. Tutto questo è risolto in un piccolo laboratorio. Dosimetri fatti da sé dai contatori Geiger sono realizzati nei casi in cui:
- Non è possibile acquistare un dosimetro già pronto;
- bisogno di un dispositivo con caratteristiche speciali;
- è necessario studiare il processo di costruzione e regolazione del dosimetro.
Il dosimetro fatto in casa è calibrato su uno sfondo naturale con l'aiuto di un altro dosimetro. Questo è dove finisce il processo di costruzione.
